DE3530440A1

DE3530440A1 - Anordnung fuer das dreidimensionale wachstum tierischer und menschlicher zellen

Info

Publication number: DE3530440A1
Application number: DE19853530440
Authority: DE
Inventors: Wolfgang G K Mueller-Lierheim; Andreas Hubertus Beiter
Original assignee: MUELLER LIERHEIM KG BIOLOG LAB
Current assignee: MUELLER LIERHEIM KG BIOLOG LAB
Priority date: 1985-08-26
Filing date: 1985-08-26
Publication date: 1987-04-02

Description

Bei den meisten tierischen und menschlichen Zellen handelt es sich um adhärente Zellen, die für ihr Wachstum ein Substrat benötigen. Bekannt ist, daß sich hierfür untoxische Oberflächen mit einer elek trischen Ladung eignen. Den Mechanismus des Anwachsens der Zellen an diesen Oberflächen stellt man sich so vor, daß die elektrische Ladung der Oberfläche eine Adsorption von Fibronectin bewirkt, das entweder aus Serum oder Fibronectin-Zusätzen zum Zellkulturmedium oder von den Zellen selbst stammt. In einem zweiten Schritt haften sich die Zellen an dem adsorbierten Fibronectin fest.

An derartigen Flächen bilden insbesondere Bindegewebszellen sogenannte Monolayer, d. h. die Zellen wachsen nur zweidimensional und sind daher in der Zelldichte limitiert.

Für die technische Anwendung ist das Erreichen hoher Zelldichten in Kultur erforderlich. Dies bedingt bei den herkömmlichen Systemen Maßnahmen zur Vergrößerung der den Zellen angebotenen Oberfläche. Verwirklicht wurde dies in der Vergangenheit z. B. durch Zugabe ge ladener Gel- oder Polymerpartikel (sog. Microcarrier) zum Kultur medium oder durch die Anwendung von Kapillaren oder porösen Keramik patronen.

Ein weiteres Verfahren stellt die Mikroverkapselung der Zellen dar. Bei diesem Verfahren werden die Zellen zunächst in Alginat-Tröpfchen eingebettet, sodann um die Alginat-Tröpfchen ein polymeres Netzwerk gebildet und das Alginat aus dem Netzwerk herausgelöst.

Allen beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, daß die damit erreich bare Zelldichte nur etwa 10⁷/ml beträgt. Demgegenüber beträgt die Zelldichte in nativem Gewebe etwa 10⁹/ml.

Das in den Ansprüchen 1 - 5 beschriebene Verfahren führt dazu, daß sich in den Räumen zwischen der festen Matrix der Anordnung dichtes Gewebe bildet. Auf diese Weise wurden mit verschiedenen Zelltypen Zelldichten erreicht, die um Größenordnungen über den bisher aus der Zellkultur bekannten Dichten reichen. So bilden beispielsweise mensch liche und tierische Bindegewebszellen ein dreidimensionales Gewebe aus, bei dem die Zellgrenzen mikroskopisch auch unter Zuhilfenahme einer Phasenkontrasteinrichtung nicht mehr erkennbar sind.

Die Möglichkeit, durch kovalente Bindung von Zellwachstumsfaktoren an die Grenzfläche zwischen einer festen Matrix und Zellkulturräumen zu binden, ermöglicht die wesentliche Reduzierung bzw. den völligen Verzicht auf (teure) Zusätze zum Kulturmedium der Zellen.

Insbesondere im Hinblick auf die künftige Notwendigkeit, gentechno logisch veränderte tierische und menschliche Zell-Linien in Massen kultur zu halten, um die damit angestrebten Produkte herzustellen, stellt die in den Ansprüchen 1 - 5 beschriebene Anordnung einen wesentlichen Baustein für die Entwicklung wirtschaftlich arbeitender Gewebefermenter dar.

Claims

1. Anordnung für das dreidimensionale Wachstum tierischer und mensch licher Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen einer festen, nicht bewegten Matrix mit einem Kapillarsystem, in das die Zellen nicht hineinwachsen können und das der Versorgung der Zellen mit Medium und dem Abtransport von Stoffwechselprodukten der Zellen dient, Zwischenräume befinden, in denen die Zellen dreidimensional als Gewebe wachsen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Grenzfläche zwischen der festen Matrix zu den Zwischen räumen für das Zellwachstum Wachstumsfaktoren kovalent gebunden sind.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kovalente Anbindung verschiedener Zellwachstumsfaktoren an die Grenzfläche der festen Matrix die Ver wendung von serumfreiem Zellkulturmedium ermöglicht.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der festen Matrix um makroporöse Perlen handelt, deren Poren das Kapillarsystem bilden und an deren Oberfläche Zell wachstumsfaktoren kovalent gebunden sind.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Anordnung um einen Baustein eines Gewebe fermenters handelt, mit dem extrem hohe Zelldichten erreicht werden.